Solpanelers effektivitet kan øges med moiré nanolitografi

En ny halvlederteknik har potentiale til at forbedre effektiviteten af fastmonterede solpaneler.

I dag afhænger effektiviteten bl.a. af solceller af den vinkel, hvormed sollyset rammer solcellen. En ny type af solceller med meget høj grad af rotationssymmetri vil have næsten samme effektivitet for alle vinkler.

Forskere fra Northwestern University i Illinois, USA, har udviklet en ny fremstillingsproces, hvor man kan opnå, at halvledermaterialer som siliciumatomer i solceller kan placeres i mønster, der har samme struktur, når det roteres 10 grader ad gangen.

I almindelige krystaller sidder atomer i en periodisk gitterstruktur, og krystallen kan kun have symmetri ved drejninger på 1/n af 360 grader, hvor n kun kan være 2, 3, 4 eller 6. I den nye aperiodiske krystal, som er lavet i USA, er n=36.

I 1984 opdagede Daniel Schectman, som i dag er tilknyttet Israel Institute of Technology, at der i naturen findes kvasikrystaller, som nok er ordnede, men ikke har periodiske strukturer - og som derved har en 10-tallig symmetri. Han modtog nobelprisen i kemi sidste år for denne opdagelse.

Siden har forskere fundet flere eksempler på kvasikrystaller i naturen og fremstiller kvasikrystaller kunstigt i laboratorierne. Teri Odoms forskergruppe har nu sat nye ved at fremstille en krystal med en 36-tals symmetriakse.

Metoden til at lave disse krystaller kaldes moiré nanolitografi.

Moiré mønstre opnås, når man tager to gittermønster og placerer dem oven på hinanden. Når man roterer det ene gittermønster i forhold til det andet, får man et nyt mønster.

Flere eksponeringer af samme maske

Teri Odom og hendes kollegaer har i tidsskriftet Nano Letters mere indgående beskrevet metoden.

»Det er lykkedes for os at lave nanomønstre med end en høj grad af rotationssymmetri ved at foretage to eller flere eksponeringer gennem PDMS-masker under forskellige vinkler,« siger Teri Odom til nanotechweb.org. PDMS står for polydimethylsiloxan.

Mønstrene kan overføres til en lang række materialer, fra silicium til forskellige metaller og over arealer, som er typisk for de siliciumskiver, som anvendes inden for halvlederindustrien.

Til tidligere forsøg på at fremstille kvasikrystaller med op til 12-tals symmetriakser har andre forskere brugt mere komplicerede metoder som elektronstråle-litografi, som både tager længere tid og er dyrere.

Da længdeskalaen i de nye rotationssymmetriske gitre nogenlunde svarer til bølgelængden af synligt lys - omkring 500 nanometer - så vil det også være mulig at styre lyset på nye måder i de nye krystaller.

Teri Odom forklarer, at det vil være muligt at indfange lys og nedsætte dets hastighed med hjælp af overflade-plasmon-bølger.

Forskerne er også ved at undersøge, hvordan nanohuller fremstillet med denne moiré-teknik i tynde metallag selektivt kan styre udsendelse af lys med bestemte bølgelængder.

Dokumentation

High-Rotational Symmetry Lattices Fabricated by Moiré Nanolithography

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg forstår, at der med dette nye mønster, vil solen "bedre" kunne nå ind til de strømproducerende dele af cellen. Derfor kommer mine spørgsmål så: Hvad er det, som giver effekten / strømproduktionen, solens stråler på overfladen, eller hvor langt strålerne trænger ned i materialet? Hvis det er kontakten med overfladen, vil en 3D-version af mønsteret så give større overflade = mere strøm? Hvis det er dybten på de indtrængende stråler, kan man så lave lag-delte celler, som kan producere dobbelt (?) så meget strøm, ved at lægge flere i lag ovenpå hinanden?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten